Radionucléides médicaux nouveaux et à venir

En médecine nucléaire, une substance radioactive est administrée au patient, qui se déplace ensuite vers des points cibles biologiques spécifiques dans le corps. En fonction des propriétés radioactives du radionucléide, la substance peut émettre un rayonnement qui peut être détecté à l'aide de détecteurs externes afin de visualiser la distribution du nucléide en question (imagerie TEMP, TEP) ; en variante, la substance peut émettre des particules chargées telles que des particules α ou β qui délivrent leur énergie localement (dans un rayon de quelques micromètres à quelques millimètres, c'est-à-dire de la taille d'une cellule à celle d'une métastase), détruisant ainsi uniquement les cellules proches, par exemple pour traiter un cancer par une thérapie ciblée par radionucléides (TRNT).

Parmi les plus de 3000 radionucléides différents que les chercheurs ont synthétisés en laboratoire, seule une poignée est régulièrement utilisée pour des procédures médicales, principalement pour l'imagerie, bien que l'intérêt pour les TRNT ait augmenté ces dernières années. L'une des principales difficultés du développement de nouveaux produits radio-médicaux est l'accès aux radionucléides pendant les phases de développement et de recherche biomédicale précoce. Dans le cadre de Prismap - le programme européen sur les radionucléides médicaux - cette phase de développement peut être facilitée par l'accès à de nouveaux radionucléides de haute pureté pour la recherche médicale.

Génération de radionucléides

Les éléments radioactifs utilisés en médecine nucléaire n'existent pas dans la nature et doivent être synthétisés en laboratoire. Il existe deux voies principales : l'irradiation par des neutrons dans un réacteur de recherche nucléaire ou l'irradiation par des protons, des deutons ou des rayons alpha dans un accélérateur de particules. La taille et l'énergie de l'accélérateur de particules déterminent quel radionucléide peut être produit : De petits appareils compacts sont disponibles dans de nombreux hôpitaux et permettent d'accéder aux radionucléides utilisés aujourd'hui. Cependant, pour la production de nouveaux radionucléides qui ne sont pas disponibles actuellement, des dispositifs à plus haute énergie sont nécessaires.

Purification des radionucléides

La production de ces nouveaux radionucléides pose de nouveaux défis : la production simultanée de radioactivité indésirable qui pourrait affecter la qualité du médicament, avoir des effets indésirables sur le patient et compliquer la gestion des déchets dans les hôpitaux. De nouvelles techniques de purification sont donc nécessaires. Au sein de PRISMAP, des procédés basés sur la séparation physique des masses et la radiochimie sont mis au point pour parvenir à la production de radionucléides de haute pureté adaptés aux médicaments.

Accès et recherche translationnelle

Pour soutenir les recherches en cours en Europe et au-delà, Prismap fournira un accès immédiat à de nouveaux radionucléides. Une plateforme d'accès centrale a été mise en place via le site web pour présenter les possibilités de production et de soutien.

Un réseau d'installations européennes de premier plan, comprenant des réacteurs nucléaires, des accélérateurs de moyenne et haute énergie et des laboratoires radiochimiques, a été constitué pour offrir le catalogue le plus large possible de radionucléides pour la recherche médicale. Dans l'installation Medicis du Cern, la séparation de masse permet de séparer physiquement les isotopes d'un élément. Ce dispositif est complété par un réseau d'installations de recherche biomédicale qui peuvent accueillir des chercheurs externes pour qu'ils effectuent leurs recherches à proximité de l'installation de production si les radionucléides ne se prêtent pas à un long transport jusqu'à leur installation ou si l'autorisation européenne pour les nouveaux radionucléides n'a pas encore été accordée.

L'accès aux radionucléides et aux installations associées sera accordé sur la base d'une sélection d'excellence. L'accès aux radionucléides et, le cas échéant, aux installations biomédicales complémentaires est demandé via la plateforme en ligne Prismap. Un jury de sélection composé d'experts dans les domaines de la production de radionucléides, de l'imagerie moléculaire et de la thérapie par radionucléides sélectionnera les meilleurs projets parmi les candidats. Le premier appel à propositions sera lancé avant la fin de 2021 et devrait être publié au premier trimestre de 2022. Elle sera ouverte à toutes les parties intéressées.

Un regard vers l'avenir

Dans le domaine de la médecine nucléaire, qui évolue rapidement, Prismap est également tournée vers l'avenir. La Commission européenne s'est engagée à s'attaquer à l'impact sociétal du cancer par le biais du plan européen "Vaincre le cancer" et, en particulier, du plan d'action Samira dévoilé plus tôt cette année, qui comprend la mise en place d'une initiative européenne sur la vallée des radionucléides. Grâce au consortium Prismap, qui regroupe 23 établissements universitaires et de recherche en Europe, le développement de la production à grande échelle de ces nouveaux radionucléides est exploré sous la forme de nouvelles technologies de production, de nouvelles méthodes de purification et d'études de validation du concept. Ils permettront de démontrer le développement de nouveaux traitements, du laboratoire aux soins des patients, et alimenteront directement ce plan européen.

Consortium Prismap

Prisma est un consortium au service d'une communauté de chercheurs en début de carrière. Il vise à s'établir en tant que communauté et à accueillir de nouvelles installations pour étendre les capacités du programme. De nouvelles installations telles que le réacteur Jules Horowitz au CEA Cadarache (France), le séparateur de masse ISOL@MYRRHA au SCK CEN (Belgique), le nouveau complexe d'accélérateurs SPES aux laboratoires nationaux de l'INFN à Legnaro (Italie) font leur apparition, la Source de Spallation Européenne à Lund (Suède) et enfin la nouvelle installation SPIRAL2 au GANIL (France), qui a récemment accéléré ses premiers faisceaux, et l'installation FAIR au GSI (Allemagne), dont la construction progresse. Ces nouvelles installations bénéficieront directement des connaissances acquises par Prisma et contribueront à accroître la capacité de production en Europe.

Grâce à la collaboration entre les hôpitaux de recherche et les instituts de métrologie, de nouvelles données seront générées et compilées pour permettre l'introduction immédiate et en douceur des nouveaux radionucléides dans la médecine. Toutes les nouvelles découvertes seront utilisées pour produire du nouveau matériel pédagogique destiné aux professionnels des différents domaines de ce secteur multidisciplinaire, ainsi que pour former la prochaine génération de professionnels et conseiller la Commission européenne sur ces nouveaux radionucléides. 

L'ISP est le partenaire principal

L'Institut Paul Scherrer est l'un des principaux partenaires du consortium Prismap. Les chercheurs utilisent ses installations de recherche à grande échelle Spallation Neutron Source Switzerland SINQ et Injector 2 ainsi que la station d'irradiation IP2 pour produire des radionucléides à des fins médicales. Les radionucléides, couplés à un complexe moléculaire, se fixent sélectivement sur les cellules tumorales de l'organisme et peuvent les détruire grâce au rayonnement de leurs particules. Le Centre des sciences radiopharmaceutiques du PSI est l'une des rares organisations de recherche en Suisse capable de développer des produits radiopharmaceutiques non seulement à des fins de recherche mais aussi pour des essais cliniques. Le processus d'approbation des essais cliniques avec le radionucléide thérapeutique prometteur terbium-161 est actuellement en cours. En outre, dans le cadre du nouveau projet BFI IMPACT (Isotope and Muon Production with Advanced Cyclotron and Target Technology), une mise à niveau de l'installation d'accélérateur de protons à haute intensité HIPA est prévue pour la période de 2024 à 2028 afin de permettre la production de nouveaux radionucléides pour le diagnostic et la thérapie.

La recherche en médecine nucléaire est une approche multidisciplinaire et, pour progresser, il faut jeter des ponts entre les physiciens, les ingénieurs, les radiochimistes, les chimistes inorganiques, les biologistes structurels, les cliniciens, les physiciens médicaux, les dosimétristes, les pharmacologues et les oncologues. Prismap - le programme européen sur les radionucléides médicaux - soutiendra la mise en œuvre d'une approche multidisciplinaire du travail dans la pratique.

Source : Institut Paul Scherrer, texte basé sur une communication du Cern.